JAVA nio selector 入门

Selector（选择器）是Java NIO中能够检测一到多个NIO通道，并能够知晓通道是否为诸如读写事件做好准备的组件。这样，一个单独的线程可以管理多个channel，从而管理多个网络连接。

为什么使用Selector?

仅用单个线程来处理多个Channels的好处是，只需要更少的线程来处理通道。事实上，可以只用一个线程处理所有的通道。对于操作系统来说，线程之间上下文切换的开销很大，而且每个线程都要占用系统的一些资源（如内存）。因此，使用的线程越少越好。

但是，需要记住，现代的操作系统和CPU在多任务方面表现的越来越好，所以多线程的开销随着时间的推移，变得越来越小了。实际上，如果一个CPU有多个内核，不使用多任务可能是在浪费CPU能力。不管怎么说，关于那种设计的讨论应该放在另一篇不同的文章中。在这里，只要知道使用Selector能够处理多个通道就足够了。

Selector的创建

通过调用Selector.open()方法创建一个Selector，如下：

java代码

Selector selector = Selector.open();

向Selector注册通道

为了将Channel和Selector配合使用，必须将channel注册到selector上。通过SelectableChannel.register()方法来实现，如下：

Java代码

channel.configureBlocking(false);

SelectionKey key = channel.register(selector, Selectionkey.OP_READ);

与Selector一起使用时，Channel必须处于非阻塞模式下。这意味着不能将FileChannel与Selector一起使用，因为FileChannel不能切换到非阻塞模式。而套接字通道都可以。

注意register()方法的第二个参数。这是一个“interest集合”，意思是在通过Selector监听Channel时对什么事件感兴趣。可以监听四种不同类型的事件：

Connect

Accept

Read

Write

通道触发了一个事件意思是该事件已经就绪。所以，某个channel成功连接到另一个服务器称为“连接就绪”。一个server socket channel准备好接收新进入的连接称为“接收就绪”。一个有数据可读的通道可以说是“读就绪”。等待写数据的通道可以说是“写就绪”。

这四种事件用SelectionKey的四个常量来表示：

Java代码

SelectionKey.OP_CONNECT

SelectionKey.OP_ACCEPT

SelectionKey.OP_READ

SelectionKey.OP_WRITE

如果你对不止一种事件感兴趣，那么可以用“位或”操作符将常量连接起来，如下：

Java代码

int interestSet = SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE;

当向Selector注册Channel时，register()方法会返回一个SelectionKey对象。这个对象包含了一些你感兴趣的属性：

interest集合

ready集合

Channel

Selector

附加的对象（可选）

下面我会描述这些属性。

interest集合

就像向Selector注册通道一节中所描述的，interest集合是你所选择的感兴趣的事件集合。可以通过SelectionKey读写interest集合，像这样：

Java代码

int interestSet = selectionKey.interestOps();

boolean isInterestedInAccept = interestSet & SelectionKey.OP_ACCEPT;

boolean isInterestedInConnect = interestSet & SelectionKey.OP_CONNECT;

boolean isInterestedInRead = interestSet & SelectionKey.OP_READ;

boolean isInterestedInWrite = interestSet & SelectionKey.OP_WRITE;

可以看到，用“位与”操作interest 集合和给定的SelectionKey常量，可以确定某个确定的事件是否在interest 集合中。

ready集合

ready 集合是通道已经准备就绪的操作的集合。在一次选择(Selection)之后，你会首先访问这个ready set。Selection将在下一小节进行解释。可以这样访问ready集合：

Java代码

int readySet = selectionKey.readyOps();

可以用像检测interest集合那样的方法，来检测channel中什么事件或操作已经就绪。但是，也可以使用以下四个方法，它们都会返回一个布尔类型：

Java代码

selectionKey.isAcceptable();

selectionKey.isConnectable();

selectionKey.isReadable();

selectionKey.isWritable();

Channel + Selector

从SelectionKey访问Channel和Selector很简单。如下：

Java代码

Channel channel = selectionKey.channel();

Selector selector = selectionKey.selector();

附加的对象

可以将一个对象或者更多信息附着到SelectionKey上，这样就能方便的识别某个给定的通道。例如，可以附加 与通道一起使用的Buffer，或是包含聚集数据的某个对象。使用方法如下：

Java代码

selectionKey.attach(theObject);

Object attachedObj = selectionKey.attachment();

还可以在用register()方法向Selector注册Channel的时候附加对象。如：

Java代码

SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ, theObject);

通过Selector选择通道

一旦向Selector注册了一或多个通道，就可以调用几个重载的select()方法。这些方法返回你所感兴趣的事件（如连接、接受、读或写）已经准备就绪的那些通道。换句话说，如果你对“读就绪”的通道感兴趣，select()方法会返回读事件已经就绪的那些通道。

下面是select()方法：（该方法是阻塞方法）

int select()

int select(long timeout)

int selectNow()

select()阻塞到至少有一个通道在你注册的事件上就绪了。

select(long timeout)和select()一样，除了最长会阻塞timeout毫秒(参数)。

selectNow()不会阻塞，不管什么通道就绪都立刻返回（译者注：此方法执行非阻塞的选择操作。如果自从前一次选择操作后，没有通道变成可选择的，则此方法直接返回零。）。

select()方法返回的int值表示有多少通道已经就绪。亦即，自上次调用select()方法后有多少通道变成就绪状态。如果调用select()方法，因为有一个通道变成就绪状态，返回了1，若再次调用select()方法，如果另一个通道就绪了，它会再次返回1。如果对第一个就绪的channel没有做任何操作，现在就有两个就绪的通道，但在每次select()方法调用之间，只有一个通道就绪了。

selectedKeys()

一旦调用了select()方法，并且返回值表明有一个或更多个通道就绪了，然后可以通过调用selector的selectedKeys()方法，访问“已选择键集（selected key set）”中的就绪通道。如下所示：

Java代码

Set selectedKeys = selector.selectedKeys();

当像Selector注册Channel时，Channel.register()方法会返回一个SelectionKey 对象。这个对象代表了注册到该Selector的通道。可以通过SelectionKey的selectedKeySet()方法访问这些对象。

可以遍历这个已选择的键集合来访问就绪的通道。如下：

Java代码

Set selectedKeys = selector.selectedKeys();

Iterator keyIterator = selectedKeys.iterator();

while(keyIterator.hasNext()) {

SelectionKey key = keyIterator.next();

if(key.isAcceptable()) {

// a connection was accepted by a ServerSocketChannel.

} else if (key.isConnectable()) {

// a connection was established with a remote server.

} else if (key.isReadable()) {

// a channel is ready for reading

} else if (key.isWritable()) {

// a channel is ready for writing

}

keyIterator.remove();

}

这个循环遍历已选择键集中的每个键，并检测各个键所对应的通道的就绪事件。

注意每次迭代末尾的keyIterator.remove()调用。Selector不会自己从已选择键集中移除SelectionKey实例。必须在处理完通道时自己移除。下次该通道变成就绪时，Selector会再次将其放入已选择键集中。

SelectionKey.channel()方法返回的通道需要转型成你要处理的类型，如ServerSocketChannel或SocketChannel等。

wakeUp()

某个线程调用select()方法后阻塞了，即使没有通道已经就绪，也有办法让其从select()方法返回。只要让其它线程在第一个线程调用select()方法的那个对象上调用Selector.wakeup()方法即可。阻塞在select()方法上的线程会立马返回。

如果有其它线程调用了wakeup()方法，但当前没有线程阻塞在select()方法上，下个调用select()方法的线程会立即“醒来（wake up）”。

close()

用完Selector后调用其close()方法会关闭该Selector，且使注册到该Selector上的所有SelectionKey实例无效。通道本身并不会关闭。

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下面的例子是当客户端发送的字符串，server端接收并打印，然后将接收的字符串反馈给client

server端代码

Java代码

package hb.server;

import java.io.*;

import java.nio.*;

import java.nio.channels.*;

import java.nio.channels.spi.*;

import java.net.*;

import java.util.*;

import java.nio.charset.*;

public class NServer {

// 用于检测所有Channel状态的Selector

private Selector selector = null;

// 定义实现编码、解码的字符集对象

private Charset charset = Charset.forName("UTF-8");

public void init() throws IOException {

selector = Selector.open();

// 通过open方法来打开一个未绑定的ServerSocketChannel实例

ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open();

InetSocketAddress isa = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 30000);

// 将该ServerSocketChannel绑定到指定IP地址

server.socket().bind(isa);

// 设置ServerSocket以非阻塞方式工作

server.configureBlocking(false);

// 将server注册到指定Selector对象

server.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

while (selector.select() > 0) {

// 依次处理selector上的每个已选择的SelectionKey

for (SelectionKey sk : selector.selectedKeys()) {

// 从selector上的已选择Key集中删除正在处理的SelectionKey

selector.selectedKeys().remove(sk);

// 如果sk对应的通道包含客户端的连接请求

if (sk.isAcceptable()) {

// 调用accept方法接受连接，产生服务器端对应的SocketChannel

SocketChannel sc = server.accept();

// 设置采用非阻塞模式

sc.configureBlocking(false);

// 将该SocketChannel也注册到selector

sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);

// 将sk对应的Channel设置成准备接受其他请求

sk.interestOps(SelectionKey.OP_ACCEPT);

}

// 如果sk对应的通道有数据需要读取

if (sk.isReadable()) {

// 获取该SelectionKey对应的Channel，该Channel中有可读的数据

SocketChannel sc = (SocketChannel) sk.channel();

// 定义准备执行读取数据的ByteBuffer

ByteBuffer buff = ByteBuffer.allocate(1024);

String content = "";

// 开始读取数据

try {

while (sc.read(buff) > 0) {

buff.flip();

content += charset.decode(buff);

}

// 打印从该sk对应的Channel里读取到的数据

System.out.println("=====" + content);

// 将sk对应的Channel设置成准备下一次读取

sk.interestOps(SelectionKey.OP_READ);

}

// 如果捕捉到该sk对应的Channel出现了异常，即表明该Channel

// 对应的Client出现了问题，所以从Selector中取消sk的注册

catch (IOException ex) {

// 从Selector中删除指定的SelectionKey

sk.cancel();

if (sk.channel() != null) {

sk.channel().close();

}

}

// 如果content的长度大于0，即聊天信息不为空

if (content.length() > 0) {

// 遍历该selector里注册的所有SelectKey

for (SelectionKey key : selector.keys()) {

// 获取该key对应的Channel

Channel targetChannel = key.channel();

// 如果该channel是SocketChannel对象

if (targetChannel instanceof SocketChannel) {

// 将读到的内容写入该Channel中

SocketChannel dest = (SocketChannel) targetChannel;

dest.write(charset.encode(content));

}

}

}

}

}

}

}

public static void main(String[] args) throws IOException {

new NServer().init();

}

}

客户端

Java代码

package hb.server;

import java.io.*;

import java.net.*;

import java.nio.*;

import java.nio.channels.*;

import java.nio.charset.*;

import java.util.*;

public class NClient

{

//定义检测SocketChannel的Selector对象

private Selector selector = null;

//定义处理编码和解码的字符集

private Charset charset = Charset.forName("UTF-8");

//客户端SocketChannel

private SocketChannel sc = null;

public void init()throws IOException

{

selector = Selector.open();

InetSocketAddress isa = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 30000);

//调用open静态方法创建连接到指定主机的SocketChannel

sc = SocketChannel.open(isa);

//设置该sc以非阻塞方式工作

sc.configureBlocking(false);

//将SocketChannel对象注册到指定Selector

sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);

//启动读取服务器端数据的线程

new ClientThread().start();

//创建键盘输入流

Scanner scan = new Scanner(System.in);

while (scan.hasNextLine())

{

//读取键盘输入

String line = scan.nextLine();

//将键盘输入的内容输出到SocketChannel中

sc.write(charset.encode(line));

}

}

//定义读取服务器数据的线程

private class ClientThread extends Thread

{

public void run()

{

try

{

while (selector.select() > 0)

{

//遍历每个有可用IO操作Channel对应的SelectionKey

for (SelectionKey sk : selector.selectedKeys())

{

//删除正在处理的SelectionKey

selector.selectedKeys().remove(sk);

//如果该SelectionKey对应的Channel中有可读的数据

if (sk.isReadable())

{

//使用NIO读取Channel中的数据

SocketChannel sc = (SocketChannel)sk.channel();

ByteBuffer buff = ByteBuffer.allocate(1024);

String content = "";

while(sc.read(buff) > 0)

{

sc.read(buff);

buff.flip();

content += charset.decode(buff);

}

//打印输出读取的内容

System.out.println("聊天信息：" + content);

//为下一次读取作准备

sk.interestOps(SelectionKey.OP_READ);

}

}

}

}

catch (IOException ex)

{

ex.printStackTrace();

}

}

}

public static void main(String[] args)

throws IOException

{

new NClient().init();

}

}

来自： http://hbiao68.iteye.com/blog/1930884